联碱厂二氧化碳螺杆压缩机组油箱进水问题的分析解决

袁如涛，田宏伟，舒 晓

(重庆湘渝盐化股份有限公司，重庆 万州 404000)

1 问题出现

LG430/3.8螺杆压缩机组是我公司联碱生产输送二氧化碳原料气的关键设备，2台螺杆压缩机全开并正常运行，不配置备用机组，所以它的运行状况直接影响联碱碳化塔的正常生产。2#螺杆压缩机组至2007年10月投用以来，一直运行正常。2020年5月联碱装置停车大修，6月1日恢复生产，6月8日发现机组油箱润滑油油色微微“发黄”，出现变质“乳化”现象，严重危及机组的正常使用。因生产需要，2#螺杆压缩机组不能停车进行全面排查，所以短时间内没能很快找到问题的原因，只得临时调备3台滤油机24 h不间断的对机组油箱润滑油进行滤水作业，才能勉强维持机组油箱润滑油不继续变质“乳化”。我们对机组油箱油质进行了跟踪抽样分析调查，调查分析结果见表1。

从上表1可以看出，更换全部机组润滑油不能阻止油中水分增加、油质变“乳化”的问题，调配滤油机滤水也只是权宜之计。

2 原因分析

2.1 螺杆压缩机组所用润滑油说明

我厂2#螺杆压缩机组润滑油使用的是32#汽轮机油，2007年10月投入生产运行的10多年内，机组一直运行比较正常，机组润滑油使用情况也很好，没有变质“乳化”现象发生。2020年5月全厂停产大修期间，换油前，5月24日我们对供应商提供的润滑油的各项指标都进行了检测，全部符合国家标准，6月1日该机组投入运行后出现的润滑油变质乳化问题应该排除了润滑油本身的质量问题。

表1 机组润滑油变质“乳化”情况抽样调查表(5/24～/7/23)

2.2 机组油箱润滑油变质乳化原因分析

从螺杆压缩机工艺流程图来看，机组润滑油中进水的途径很多，且油中进了软水还是循环水也不好一下子分析判断清楚，为此我们进行了如下分析。

2.2.1 机组油箱是否进了循环水

从螺杆压缩机组用循环水工艺流程图来看，如果机组气缸体夹套腔穿孔，冷却夹套用循环水(工作压力0.40 MPa)只会漏入压缩气缸中随同软水一起进入被压缩的工艺二氧化碳气体中，不能进入机组油箱中。电机空气冷却器列管穿孔，冷却用循环水只会漏入风冷入口而损坏电机，不会进入机组油箱中，冷却用循环水和润滑油在油冷却器中会互窜可使循环水进入机组油箱中，但经过我们对油站油冷却器壳程、管程单独试压查漏，均没有发现壳程中窜入水，管程中窜入油，所以冷却用循环水不可能进入机组油箱中。

另外，我们将变质乳化的润滑油静置后，抽取其中水分进行分析，发现Ca2+离子浓度(以CaCO3计)很低，只有0.25 mg/L，与我公司生产用循环水中Ca2+离子浓度68 mg/L相差很大，这进一步证明，机组油箱中进入的水不可能是循环水，极有可能是软水，于是我们继续进行如下分析。

2.2.2 机组油箱是否进了软水

从螺杆压缩机软水工艺流程图来看，软水的作用是冷却转子，并且控制排气温度。软水喷出冷却阴、阳转子后会进入被压缩后的二氧化碳气体中，随压缩后的二氧化碳气体经过出口膨胀节、经排出消音器中气水分离器分离后，进入软水回水系统中，正常情况下，软水是不可能进入机组润滑油系统中的，但如果机组进、出端轴密封组件失效，二氧化碳原料气、软水、润滑油才有可能互窜。

为此，我们查阅螺杆压缩机组装配图纸，对进、出端密封组件的各零部件功能进行了仔细分析，吸入端轴封、排出端轴封均采用石墨做的迷宫式填料箱，其中装有四个整体的石墨环，石墨环外侧用铝环加固。在石墨环的一端有一波纹形弹簧，使石墨环端面产生预紧力，借以密封气体，防止泄漏。吸入端填料箱外端还有左右梯形螺纹密封，排出端轴封内端有前置密封，中间是平滑型密封和辅助密封的密封空气入口，外端面上是甩水环和推力甩油环，用以防止气、水、油相互渗窜，从密封设计原理及机组使用10多年的运行情况分析，机组进、出端轴密封组件属多层次组合式密封，在防止气、水、油相互渗窜上可达到95%的密封效果，另从压缩机工作原理上分析，螺杆压缩机在正常工作时，吸入端轴封基本是“平压或微负压”，喷出的冷却用软水只会随被压缩二氧化碳气体流向排出端，而不会由于吸入端轴封失效进入吸入端轴承润滑水中而进入机组油箱。只有当排出端轴封严重失效，被压缩后的二氧化碳气体中混入的大量软水带压后，才能通过轴封进入润滑油中进入机组油箱。我们查阅全厂停车大修结束后6月1日～6月30日该机组的所有岗位运行记录日报表，排出端轴封温度、振动都没有出现异常超标的情况，这基本上可以排除排出端轴封失效的可能，所以软水从机组排出端密封处进入润滑油中的量应该非常少，不至于引起机组润滑油进大量水而变质“乳化”。

2.2.3 仪表空气压力下降失去辅助密封作用

我们再次回头分析2#螺杆压缩机组用仪表空气工艺流程时，发现仪表空气有一路进入了排出端轴封，而吸入端轴封装置没有仪表空气进入，查阅《LG430/3.8螺杆压缩机组使用说明书》，发现对机组用仪表空气压力有明确规定，“必须保持在0.35～0.40 MPa内”，但是没有明确说明仪表空气进入排出端轴封的作用，我们大多数技术人员认为，保证这个压力值是为了确保软水气动控制调节阀正常工作，通过软水气动控制调节阀开度(喷水量)与机组排气温度的自动联锁，保证排气温度不超标，并不清楚仪表空气还有其它的作用。为彻底弄清楚仪表空气的用途，我们查阅了停车大修前一个月机组岗位日报表，发现大修前2#螺杆压缩机组仪表空气支管压力一直稳定在0.38～0.40 MPa内，但是此时我们现场检查2#螺杆压缩机组仪表支管上压力表时，发现压力比以前下降了，并在0.25～0.30 MPa内频繁波动，机组排气温度无异常，软水气动控制调节阀正常工作，机组运行正常，但是机组油箱润滑油中在不断进水油变质“乳化”。为什么停车大修6月1日开车后，2#螺杆压缩机仪表空气支管压力下降波动频繁呢？沿机组仪表管线进行察看，发现在二氧化碳压缩机厂房外50 m处公用管廊上，从仪表空气总管接出的2#螺杆压缩机仪表空气DN50支管上，另接出了一根DN50管线去往其它工段，所以使进入2#螺杆压缩机排出端轴封的仪表空气压力下降并在0.25～0.30 MPa内频繁波动。经查阅全厂停车大修项目，增加的仪表支管是联碱厂煅烧工段仪表空气改造进行了施工，并没有通知二氧化碳压缩岗位，岗位操作工认为只要软水调节控制阀工作正常，仪表空气压力下降频繁波动对机组运行不会有什么其它的影响。这一仪表空气管线的变化，使我们意识到进入机组排出端轴封仪表空气压力下降频繁波动应该是机组油箱进水、油变质“乳化”的根本原因。我们从理论上分析，根据气体密封原理，进入排出端轴封的仪表空气肯定有辅助密封作用，当进入排出端的仪表空气压力小于机组排气压力0.35 MPa时，辅助密封作用将失效，被压缩二氧化碳中的冷凝水会窜入轴承润滑油中进入机组油箱，引起油变“乳化”。

2.3 解决机组油箱进水问题

如是，我们于2020年7月23日临停2#螺杆压缩机，更换机组全部润滑油的同时，将大修时增加的仪表空气支管割除封堵，恢复了原来2#螺杆压缩机仪表空气管线，在2#螺杆压缩机投入运行1周后，对机组润滑油进行抽样分析，油中水分为0，粘度31.2 cSt，油色清亮，机组运行各项指标正常。经过一个多月的努力攻关，我们终于将2#二氧化碳螺杆压缩机组油箱进水问题彻底解决。

3 经验教训

通过此次油中进水事故的分析处理，使我们认识到，大型新型机组在投入使用后，对机组的运行状况需要再认识、再学习，不断的分析机组各零部件的设计原理，全方位完全掌握机组各零、部件的功能与作用，平时更要多注意机组工艺管线的变化，不能随意改动原安装时的管线，因为任何微小的变化都会给机组正常运行带来重大的影响，实际上在大型机组的运行管理上，工艺、设备、电气、仪表等专业是密不可分有机的整体，任何一个专业在一个细节上微小的变化都会影响到机组的正常运行，此次机组油箱进水变质“乳化”问题的解决经验分享给大家，以供同行业在大型机组运行管理上借鉴。